JPH0320959A

JPH0320959A - 照明装置

Info

Publication number: JPH0320959A
Application number: JP15521889A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1989-06-17
Filing date: 1989-06-17
Publication date: 1991-01-29
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2550709B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、バルブの表面に色温度を上昇させるための多
層光干渉膜（干渉フィルタ）を形戊したハロゲン電球と
、このハロゲン電球から放射される光を反射する反射鏡
とから構成された照明装置に関する。

（従来の技術）例えば店舗などで使用されているスポットダウンライト
は、光源としてのランプと、これを収容してこのランプ
から放射される光を反射する反射鏡とから構成されてい
る。

このようなスポットダウンライトは、商品展示の照明効
果を高めるため高演色性でクールな色の光が好ましく、
このため高い色温度の光を投光する照明装置が望ましい
。

従来、このような高い色温度で高演色性の光を得ようと
する場合、ランプとして白熱電球を使用し、反対面に多
層光干渉膜を形或したダイクロイックミラーまたはクー
ルミラー等からなる反射鏡を用いており、このものは白
熱電球から放射された光のうち、約６００〜７　０　０
　ｎｍ領域の赤色光を上記多層光干渉膜により吸収また
は透過させ、残りの光を前面に反射させて、例えば３０
５０〜３６００Ｋ程度の高い色温度で、高演色性の光を
照射するようになっている。

しかしながら、従来のようなダイクロイックミラーまた
はクールミラーを使用すると、ランプから放射された光
の一部が上記多層光干渉膜により吸収または透過させら
れるから放射光の全部が有効に用いられず、照射面の明
るさが低くなり、つまり光束の低下が大きく、照射効率
が低下する不具合がある。

そこで、白熱電球として効率に優れたハロゲン電球を用
いるとともに、このバルプの内面または外面に多層光干
渉膜を形成することが提案されている。

この多層光干渉膜は可視光を透過させ赤外線を反射する
膜であり、バルブに収容したフィラメントから放出され
る可視光を透過させるが、赤外線をこの多層光干渉膜で
反射してフィラメントに戻すようにし、この反月・■さ
れた赤外線によりフィラメントを加熱してランプ効率の
向上を図ったものである。

このような機能をもつ光干渉膜は、高屈折率の金属酸化
物として透過率および屈折率などの光学的特性に優れか
つ耐熱性にも優れた酸化チタン（　Ｔ　ｉ　Ｏ　２　）
が用いられ、また低屈折率の金属酸化物として光学的特
性および耐熱性に優れた酸化ケイ素（ＳｉＯｚ）が使用
されている。

特に最近では、約６００〜７　０　０　ｎｍ領域の赤色
光を反射させてフィラメントに戻すことにより、この領
域の光の透過をカットし、この結果３８００Ｋ程度の高
い色温度の光を照射するランプも検討されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のような光干渉膜で反射された光は
全てフィラメントに戻るわけではなく、フィラメントに
戻された光は、放射率εだけ吸収され、残りの（１−ε
）は再びバルブに向かって放射される。ランプ点灯中は
このような現象が繰り返して行われているものである。

ところで、ハロゲン電球においてバルブ形状が円筒形を
なしたものは、フィラメントも円筒形となっていてフィ
ラメント軸がバルブ軸に略一致するように配置されてい
る。このような円筒形ハロゲン電球は、球形バルブのも
のに比べると、フィラメントから放射された光の多層光
干渉膜への入射角が場所により異なり、しかも多層光干
渉膜の透過特性は角度異存性をもっており、このためラ
ンプの場所により放射光のエネルギー分布に差が生じる
。

このような円筒形ハロゲン電球を反射鏡に収容し、その
バルブ軸が光軸と略一致するように配置した場合、上述
したようにランプの場所により放射光のエネルギー分布
に差が生じるこ・とから、この反射鏡で反射された光、
つまり照射面の照射光に場所的な色むらが発生し、かつ
所望のの色温度が得られない不具合が発生する。

本発明においては、照射光に場所による色むらが発生す
ることを防止し、しかも高い色温度が得られる照明装置
を提洪しようとするものである。

［発明の構成〕（課題を解決するための手段）本発明の１番目は、円筒形バルブにフィラメント軸がバ
ルブ軸と略一致するようにしてフィラメントを収容する
とともにこのバルブの外面に色温度を上昇させるための
多層光干渉膜を形成したハロゲン電球と、このハロゲン
電球を上記バルブ軸が光軸上に略位置するように収容し
このハロゲン電球から放射される光を反射する反射鏡と
からなる照明装置において、上記フィラメントのバルブ
封止側端部と上記反射鏡の上記封止側端部における有効
反射部の外縁部を結んだ線が、上記光軸に対して６０°
以上の角度をなすようにしたことを特徴とする。

また本発明の２番目は、バルブの頂部に可視光を吸収ま
たは反射する遮光膜を形成し、この遮光膜の周縁と上記
フィラメントの頂部側端部とを結んだ線が、上記バルブ
軸に対して６０６以上の角度をなすようにしたことを特
徴とする。

（作用）本発明の１番目によると、ハロゲン電球の封止端部側か
ら放出される色温度の低い光が、反射鏡の背面側の非有
効反射部でカットされて反射されなくなり、したがって
照射面に色温度の低い光が照射されなくなるので、高い
色温度が得られるとともに色むらの発生するのが防止さ
れる。

また本発明の２番目によると、バルブの頂部側から放出
される色温度の低い光が遮光膜により遮断されるから照
射面に色温度の低い光が照射されなくなり、高い色温度
が得られるとともに色むらの発生するのが軽減される。

（実施例）以下本発明について、図面に示す一実施例にもとづき説
明する。

図において１はハロゲン電球、１０は反射鏡を示す。

上記ハロゲン電球１は、例えば外径１０＋ａｍの透明な
石英ガラスからなる円筒形（直管形）のバルブ２を有し
、このバルブ２の一端には圧潰封止部３が形成されてい
る。この封止部３にはモリブデンなどからなる一対の金
属箔導体（周知であるか図示しない）が封着されており
、これら金属箔導体には内部導入線４、４が接続されて
いる。これら内部導入線４、４はバルブ２内に導かれ、
これらの両端間にタングステンからなるフィラメント５
が架設されている。フィラメント５はコイルにて形成さ
れ、このコイル軸がバルブ軸０１の上に位置されるよう
配置されている。

上記圧潰封止部３には口金６が取り付けられており、上
記金属箔導体３、３は図示しない外部導入線を介して口
金６に接続されている。

上記バルブ２内には所定圧のアルゴンガスと、ハロゲン
が封入されている。

このようなバルブ２の外面には多層光干渉膜８が形成さ
れており、この光干渉膜８は色温度向上用の干渉膜であ
り、第２図に示すように、高屈折？層８１と低屈折率層
８２を交互に重層し、例えば合計９〜１２層の多層膜と
して構成されている。

高屈折率層８１は酸化チタン（　Ｔ　ｉＯ　２　）　、
酸化タンタル（ＴＡ２０５）　　酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ２）　　硫化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）などからなり、ま
た低屈折率ＷＩ８２は酸化ケイ素（シリカーＳｉＯ■）
、ふり化マグネシウム（ＭｇＦｚ）などにより構威され
ている。

そして上記多層光干渉膜８は、本実施例の場合、奇数層
が屈折率２．０以上の高屈折率層８１であり、偶数層が
屈折率１．６以下の低屈折率層８２とされている。そし
て、バルブ２側からｍ番目の奇数層までは各層の光学膜
厚（一屈折率×膜厚さ）ｄ，が０，１２〜０．１７μｍ
とされた高屈折率層８１および低屈折率層８２の多層膜
にて形成されている。そして、この外側に光学膜厚が（
１＋ｋ）／２Ｘｄ，（但しｋは常数で１，２〜１．５）
の低屈折率層８２を積層し、かつこの外側に各層の光学
膜厚ｄ２がｋｄｔ　　（−０．１４４〜０．２５５）と
された奇数層からなる高屈折率層８１と低屈折率層８２
を積層した多層膜を設け、最外層は光学膜厚がｄ２／２
の低屈折率層８２を形成してある。この場合、上記光学
膜厚ｄ２の多層膜は１層以上でｍ−４層の範囲の数とさ
れている。

このような多層光干渉膜８を形威したハロゲン電球１に
おいては、これを点灯してフィラメント中央部をバルブ
軸と直交する方向から分光放射計により分光分布を測定
すると、第３図に示すように略６００〜７　０　０　ｒ
ｖの赤色領域がカットされ、さらに色温度を測定したと
ころ３８５０Ｋが得られた。

これに対して、多層光干渉膜８を形成しないクリアタイ
プのハロゲン電球においては色温度が２８５０Ｋであり
、したがって上記構成の多層光干渉膜８を形成したハロ
ゲン電球は色温度が格段と向上することが分かる。

上記バルブ２の頂部には可視光を吸収または反ａ・ｔす
る遮光膜９が形成されている。この遮光ＩＩＩ　９は、
例えば酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（Ｎ　ｉ
　Ｏ）などのような黒色系被膜からなる可視光吸収膜、
あるいは酸化チタン（ＴＬＯ２）、酸化アルミニウム（
Ａｔ２０，）などのような微粒子被膜からなる反射膜に
より構成されている。

この遮光膜９はバルブ２の頂部を覆っており、この遮光
膜９の周縁と上記フィラメント５の頂部側端部とを結ん
だ線と、上記バルブ軸０１とのなす角度αが６０″以上
となるような領域に形成されている。

このような構成のハロゲン電球１は前記反射鏡１０に収
容されている。

反射鏡１０は、例えばアルミニウムからなり、回転放物
面をなした反射面１１を有している。この反射ｍｌｏは
前面および背面にそれぞれ開口部１２、１３を形威して
あり、前面開口部１２は投光口となっておりその内径は
例えば６０ａ＋ｓとされ、また背面開口部１３はランプ
挿入筒部となっており内径は例えば２２ｔｓｍとされて
いる。これら前面開口部１２から背面開口部１３までの
有効反射部の距離は例えば２５ｆｆｉｍに形威されてい
る。

この反１・１鏡１０は、照明装置本体をなしたハウジン
グ１５に収容されている。ハウジング１５には仕切壁１
６が設けられており、この仕切壁ｌ６には上記反射鏡１
０の背面筒部１７が固定され、これにより反射ｖｔ１０
の前面開口部１２はハウジング１５に形威した投光口１
８に臨まされこの投光口１８に固定されている。

ハウジング１５には仕切壁１６にて区画された背部室１
つにソケット２０が設けられており、このソケット２０
には前記ハロゲン電球１の口金６が取着される。このた
め、ハロゲン電球１は反射鏡１０の所定位置に取り付け
られることになる。

この場合、ハロゲン電球１のバルブ軸Ｏ，は、反射ｍＩ
Ｏの中心軸すなわち光軸０２と略一致するように取り付
けられる。

このようにして反射鏡１０の所定位置にハロゲン電球１
を取り付け、このハロゲン電球１を点灯させると、ハロ
ゲン電球１から放射された光は反射鏡１０の反射面１１
で反射され、前面開口部１２から前方に向けて投光され
る。

上記ハロゲン電球１を反射鏡１０の所定位置に取り付け
た場合、ハロゲン電球１のフィラメント５のバルブ封止
側端部と、上記反射鏡１０の上記背面開口部１３の外縁
部、すなわち有効反射部の背面側外縁部を結んだ線が、
上記光軸０２　（−バルブ軸０，）に対してなす角度β
が６０″以上となるように設定されている。

このような照明装置の作用について説明する。

ハロゲン電球１を点灯すると、フィラメント５が発光し
、この光はバルブ２を透過し、光干渉膜８に入射する。

この入射光のうち１部の光は光干渉ｐＡ８で反射され、
この反射された光はフィラメント５に戻される。このた
めフィラメント６は上記反射された光で再び加熱される
ことになるので、消費電力は少なくてすみ、発光効率が
向上する。

また、残りの光はこの光干渉膜８を透過して外部に放出
される。

特に、本実施例の光干渉膜８は、奇数層が屈折率２．０
以上の高屈折率層８１であり、偶数層が屈折率１．６以
下の低屈折率層８２とされているとともに、バルブ２側
からｍ番目（ｍは奇数）までの多層の光学膜厚（一屈折
率×膜厚さ）ｄｒが０、１２〜０．１７ＪｌｌＩ１の高
屈折率層８１と低屈折率層８２とを交互に積層した多層
膜で形成され、この外側に光学膜厚が（１＋ｋ）／２Ｘ
ｄ＋　　（但しｋは常数で１．２〜１。５）の低屈折率
層８２を積層し、かつこの外側に多層をなして各層の光
学膜厚ｄ２がｋｄ，（−０．１４４〜０．２５５）とさ
れた奇数層からなる多層膜を設け、最外層は光学膜厚が
ｄ２／２の低屈折率層８２を形成し、しかも上記光学膜
厚ｄ２をなした多層膜は１層以上でｍ−４層の範囲の数
とされているから、４５０ｎＩ１付近から上の光をなだ
らかにカットし、６００〜７　０　０　ｎｉの赤色領域
を中心とする光を反射し、したがって３　８　５　０　
Ｋの色温度が得られ、クリアタイプの２　８　５　０　
Ｋより遥かに色温度が高くなる。

ところで、このような光干渉膜８を形戊し、しかしなが
ら遮光膜９を形或していないハロゲン電球１を、従来の
背面開口部１３の径が小さい反射鏡に取り付けて点灯さ
せた場合、照射面の中央部の色温度は３２００Ｋとなり
、前記バルブと直交する方向の色温度３８５０Ｋよりも
低下する不具合があり、また、色調が緑系に近くなり、
さらにリング状の縞模様の色むらが発生することが認め
られた。

この原因を調査したところ、以下の理由が考えられる。

すなわち、フィラメント５から放射された光はバルブ２
を透過し、光干渉膜８で不要領域、特に６００〜７　０
　０　ｎｍの赤色領域が反射されフィラメント５に戻さ
れる。この反射光はフィラメント５にその吸収率εの分
だけ吸収され、残りは再びフィラメント５から放射され
る。フィラメント５の吸収率εは、０．３〜０，４５程
度であり、上記反射光の５０％以上が再びフィラメント
５から放射されることになる。そして、再放射された光
の１部は上記の反射と放射を繰り返すことになる。

ここで光干渉膜は、その透過特性が入射角に依存する性
質があり、入射角が大きくなるにつれてその透過特性は
短波長側にずれてゆく。すなわち、フィラメント５の中
心部からバルブ軸０１と直交する方向に出る光は、上記
約６００〜７００ｎｍの赤外線領域が良好にカットされ
、青味が強くなるので色温度が３８５０Ｋと高い値を呈
するが、バルブ軸０１から斜め方向に出る光は、その傾
斜角度が大きくなる程上記６００〜７　０　０　ｎｍの
赤外線領域のカット作用が低くなり、したがって赤味か
かった光が強くなり、色温度が低下する。

このため、円筒形のバルブ２ではフィラメント５の中心
部に近い程色温度が高くなり、遠ざかる程つまりバルブ
２の封止端部３側およびバルブ項部側は色温度が低下す
ることになる。

このようなハロゲン電球１を従来の反射鏡に収容してし
ようすると、この反射鏡は上記色温度の高い部分および
色温度の低い部分をそのまま反対してしまい、これが原
因して前記した通り、照射面の中央部の色温度が３２０
０Ｋと低くなり、色調が緑系に近くなり、さらにリング
状の縞模様の色むらが発生する。

本発明の目的は、上記のような色温度が低下することを
防止し、色むらの発生を防止することである。

そのため、ハロゲン電球１を反射鏡１０の所定位置に取
り付けた場合、ハロゲン電球１のフィラメント５のバル
ブ封止側端部と、上記反射鏡１０の上記背面開口部１３
の外縁部、すなわち有効反射部の背面側外縁部を結んだ
線が、上記光輔０２（−バルブ軸０＋）に対してなす角
度βが６０″以上となるように設定されている。

このような構成によると、バルブ２の封止端部３側から
放出される色温度の低い光は、反射鏡１０の背面開口部
１３の開口面積が大きいため、つまり反射作用を生じな
いから前方に反射されなくなる。つまり、反射鏡１０は
バルブ２の封止端部３側から放出される色温度の低い光
を反射しない。このため、照射面に色温度の低い光は届
かないので、照射而の巴温度は高くなり、色むらが軽減
される。

一方、は可視光を吸収あるいは反射する作用を有するの
で、バルブ２頂部側から放出されようとする色温度の低
い光を遮断する。このため、照射面にはバルブ２項部側
から放出される色温度の低い光は届かなく、この場合も
照射面の色温度は高くなり、色むらが軽減される。

しかして、ハロゲン電球１のフィラメント５のバルブ封
止側端部と上記反！１１鏡１０の上記背面開口部１３の
外縁部とを結んだ線が、上記光軸０２（−バルブ軸０＋
）に対してなす角度βを６０°以上となるように設定し
た理由、およびバルブ２の頂部に形成した遮光膜９の周
縁とフィラメント５の頂部側端部とを結んだ線が、上記
バルブ軸０１とのなす角度αを６０’以上となるような
設定した理由は、本発明者等の実験によるもので、その
実験結果を下記表に示す。

なお、実施例５の角度α−６０″は、遮光膜９を黒色系
被膜からなる可視光吸収膜にて形威した場合であり、こ
れに対し実施例６の角度α一６０″は、遮光膜９を微粒
子膜からなる反射膜により構戊した場合である。

上記表から理解できる通り、照射面中央における色温度
を高く保つためには角度βを６０″以上にすることが望
ましく、６０″以上であれば目安としての色温度３８０
０Ｋが得られる。

また、角度αを６０＠以上にすれば、さらに一層色温度
を高くすることができる。

なお、本発明は上記実施例の構成に限らず、例えば光干
渉膜は色温度を高くするための光干渉膜を形成したもの
であればその光干渉膜の構造に制約されるものではない
。

また、反射ｍＩＯの構造もアルミニウムに制約されず、
ガラス製であってもよい。

さらに、有効反射部というのは、実施例に示す背面開口
部を除く部分や、背面部に正規反射しない略平坦な面な
どを形成した部分などのように、光反１４の無効部分を
除いた領域を称する。

さらに本発明は、スポットダウンライトに制約されず、
ハロゲン電球と反射鏡を組み合わせて使用する照明装置
であれば適用可能であり、ハロゲン電球と反射鏡を二重
管構造にして一体化したものなどであってもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明の１番目によると、ハロゲン
電球の封止端部側から放出される色温度の低い光が、反
射鏡の背面側で反射されなくなり、したがって照射面に
色温度の低い光が照射されなくなるので、高い色温度が
得られるとともに色むらの発生するのが軽減される。

また本発明の２番目によると、バルブの頂部側から放出
される色温度の低い光が遮光膜により遮断されるからさ
らに一層高い色温度が得られるとともに色むらの発生が
防止される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は照明装置の断
面図、第２図はバルブ壁部の光干渉膜の構成を示す断面
図、第３図は透過率を示す特性図である。１・・・ハロゲン電球、２・・・バルブ、５・・・フィ
ラメント、８・・・光干渉膜、８１・・・高屈折率層、
８２・・・低屈折率層、９・・・遮光膜、１０・・・反
射鏡、１１・・・反射面、１２・・・前面開口部、１３
・・・背面開口部。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒形バルブにフィラメント軸がバルブ軸と略一
致するようにしてフィラメントを収容するとともにこの
バルブの外面に色温度を上昇させるための多層光干渉膜
を形成したハロゲン電球と、このハロゲン電球を上記バ
ルブ軸が光軸上に略位置するように収容しこのハロゲン
電球から放射される光を反射する反射鏡とからなる照明
装置において、上記フィラメントのバルブ封止側端部と、上記反射鏡の
上記封止側端部における有効反射部の外縁部を結んだ線
が、上記光軸に対して６０°以上の角度をなしているこ
とを特徴とする照明装置。
（２）バルブの頂部に可視光を吸収または反射する遮光
膜を形成し、この遮光膜の周縁と上記フィラメントの頂
部側端部とを結んだ線が、上記バルブ軸に対して６０°
以上の角度をなしていることを特徴とする第１の請求項
に記載の照明装置。